螺旋藻酸奶的研制

摘要：对螺旋藻的脱腥工艺进行了探讨，通过比较萃取法和遮蔽法的脱腥效果，确定了螺旋藻脱腥的工艺为萃取法，萃取剂为体积浓度 95%的乙醇。以螺旋藻的添加量、菌种添加量、发酵温度、发酵时间为参数，采用单因素试验和正交试验对螺旋藻酸乳的加工制作工艺进行了研究。确定了其原料的配比与工艺条件为：全脂乳粉 10.2 g/100g、白砂糖 8 g/100g、菌种添加量 5 g/100g、螺旋藻添加量 0.2 g/100g、发酵温度 38 ℃、发酵时间 6 h。在此条件下得到的产品呈浅绿色，且色泽匀，凝乳状态，无乳清析出，口感细腻，品质较好。
螺旋藻是一类低等植物，属于蓝藻门，颤藻科，与细菌一样无真正的细胞核，又称蓝细菌。
螺旋藻营养价值很高：含丰富的蛋白质，蛋白质含量高达 60 g/100g，并具有合理的氨基酸组成，蛋氨酸 1.59 g/100g，亮氨酸 3.98 g/100g，异亮氨酸2.66 g/100g，缬氨酸 2.87 g/100g，赖氨酸 2.42 g/100g，苯丙氨酸 2.48 g/100g 等；含丰富的维生素，其中β- 胡萝卜素含量，每 100 g 藻体中含有50.5 mg，为胡萝卜的 15 倍，为菠菜的 40~60 倍含 B 族维生素齐全，具有的生理功能；含钙、镁、钠、钾、磷、碘、硒、铜、铁、锌等多种人体必需的微量元素，其中硒能激活 DNA 修复酶，刺激免疫球蛋白抗体的产生，从而捕获自由基，降低或抵抗体内某些重金属的毒性，抑制一些致癌物质的致癌作用。另外，螺旋藻多糖还有抗辐射的功能，能提高血浆中 SOD 的活性，减少脂质过氧化物的生成，有抗衰老的作用。螺旋藻被世界粮农组织称为“人类理想的食品” 和“21 世纪食品” 即绿色食品。
酸奶是利用微生物对乳或再制乳进行乳酸发酵作用而得到的发酵乳制品，具有独特的风味和很高的营养保健功能，深受人们喜爱。适合老年人、儿童及乳糖不耐症患者饮用，是值得大力推广的健康饮品。酸奶具有抗衰老，延年益寿，降低血清中胆固醇，对抗肿瘤等作用。酸奶中的乳酸菌能将牛奶中的乳糖和蛋白质分解，使人体更易消化吸收，可促进胃液分泌，提高食欲，加强消化。乳酸菌能减少某些致癌物质的产生，因而有防癌的作用，还可抑制肠道内腐败菌的繁殖，并减弱腐败菌在肠道内产生毒素，从而提高人体免疫功能。
本研究通过在发酵乳原料中添加天然的螺旋藻制剂，使酸奶制品中含有螺旋藻多糖、多种维生素、藻蓝蛋白等营养和生物活性，一方面改变了酸奶的单一发酵乳风味，另一方面又为螺旋藻的深加工开辟了一条新的途径。获得一种富含蛋白质、维生素、生理活性物质、乳酸菌等，集营养、保健于一体，高生物活性的新型螺旋藻营养保健酸奶。
1 材料与方法
1.1 材料
全脂乳粉，黑龙江飞鹤乳业有限公司；螺旋藻粉，济宁生力源生物科技有限公司；乳酸菌，河南花花牛乳业有限公司； β- 环状糊精，北京双旋微生物培养基制品厂；乙醚，开封市芳晶化学试剂有限公司；乙醇，开封市芳晶化学试剂有限公司；丙酮，烟台市双双化工厂有限公司；白砂糖，市售。
1.2 仪器与设备
S03-004 恒温培养箱，广州市白云区井美天厨具电器厂； Y80-2 胶体磨，温州市南洋轻械设备有限公司； BCD-2067SD2 冰箱，青岛海尔股份有限公司；电子秤，上海东南衡器有限公司；开水器，北京市永光明医疗仪器厂；电炉，北京市永兴医疗仪器厂；煤气灶，市售；一次性纸杯、封杯纸、橡皮筋，若干；不锈钢锅、温度计、研钵，各 1 个；不锈钢盆， 4 个；不锈钢勺， 2 个；烧杯， 6 个；玻璃棒， 3 个；三角瓶： 3 个；烧杯， 3 个。
1.3 方法
1.3.1 螺旋藻酸奶工艺流程
白砂糖花花牛酸奶
↓ ↓
全脂乳粉→调配→质→杀菌→冷却→接种→灌装→
↑脱腥后的螺旋藻粉发酵→后熟→成品
1.3.2 操作要点
1.3.2.1 原料乳的验收
生产酸乳的原料乳必须新鲜、优质，酸度不高于 18 °T，总乳固体含量不低于 12 g/100g，因为乳固体在 11.1 g/100g～11.8 g/100g 品质较好。如果乳固体含量低，在配料时候可添加适量的乳粉，以促进凝乳的形成。原料乳中不得含有抗菌素、杀菌剂、洗涤剂、噬菌体等阻碍因子，否则会抑制乳酸菌的生长，使发酵难以进行。
1.3.2.2 调配
首先要严格按照生产配方准确称量各物料，其次将全脂乳粉、螺旋藻干粉与 65 ℃的热水按照一定的比例充分溶解匀，白砂糖与温度 90 ℃～95 ℃的热水充分搅拌匀，后将两者混合液在不锈钢盆中搅拌混合匀即可。
1.3.2.3 质
将混合料置于胶体磨中反复磨 3 次。
1.3.2.4 杀菌
质后的物料立即进行杀菌，温度为 90 ℃，时间 5 min~10 min。
1.3.2.5 冷却
杀菌后的物料应迅速冷却到菌种适繁殖温度范围 40 ℃～43 ℃，不宜大于 45 ℃，否则对产酸及酸凝乳状态有不利影响，严重的甚至出现乳清析出。
1.3.2.6 接种
将活化后的混合生产发酵剂充分搅拌，根据活力，以适当的比例加入。加入的发酵剂不应有大的凝块，以免影响成品的质量。
1.3.2.7 灌装接种后立即进行灌装，每杯 140 g 左右并用纸、橡皮筋封口。
1.3.2.8 发酵
发酵温度保持在 38 ℃~43 ℃之间，湿度 50％左右。
1.3.2.9 后熟
发酵结束后将产品移入冰箱，温度为 0 ℃ ~4 ℃，时间为 12 h~24 h。
2 结果与讨论
2.1 脱腥工艺的探讨
螺旋藻干粉中的腥味成分：三甲胺、 2- 甲基四氧呋喃、 3， 5， 5- 三甲基 -2- 环乙稀 -1- 酮、甲苯、 1， 3- 二氯苯和 1- 辛稀 -3- 醇。螺旋藻有很多的脱腥方法，应用多的是萃取法和遮蔽法。通过比较两种方法的脱腥效果，从而得到的脱腥工艺应用于试验。在试验中以 5 人感官评定的结果表示脱腥效果，总分为 100 分，分为腥味、颜色、稳定性 3 大类。2.1.1 萃取法脱腥取 3 份 5 g 螺旋藻干粉，分别研磨 10 min 后分别加入体积浓度为 95％的乙醇、体积浓度为 100％的丙酮、体积浓度为 100％的乙醚各 20 mL，振荡10 min，静置 72 h，倾去上清液，自然干燥得到。体积浓度 95%的乙醇脱腥效果。体积浓度 95%的乙醇、体积浓度乙醚具有脱色的作用，体积浓度丙酮处理后颜色不变。但乙醚的沸点低，易挥发，易燃烧，液体受热后体积急剧膨胀，有低毒；丙酮主要是对中枢神经系统的抑制、麻醉作用，有毒性；乙醇易挥发，没有毒性，安全系数比较高。综上所述，比较好的脱腥法为体积浓度 95%的乙醇萃取法。
2.1.2 遮掩法脱腥
β- 环糊精作为一种遮蔽剂，它不会使螺旋藻溶液变色，也不会产生沉淀，分析其脱腥的原因是 β- 环糊精是环状低聚糖同系物，由 7 个葡萄糖单体经 α-1， 4 糖苷键结合生成的环状物，其分子间存在 0.7 nm ~ 0.8 nm 的含有 CH 和糖苷结合的含有 -O- 原子的环状空穴，可以将腥味物质包埋起来，起到物理脱腥的作用。并能保持产品性能的稳定性防止吸潮和潮解，预防腐败。本试取 4 份 100 mL 0.1 g/100g 的螺旋藻溶液，分别加入0.1 g、 0.2 g、 0.3 g、 0.4 g 的 β- 环状糊精，进行脱腥效果比较，添加量为 0.3 g/100mL 较为合适，可有效地遮掩螺旋藻腥味，随着其添加量的增加，螺旋藻的颜色变浅，腥味较淡，并且保留了其特有的色、香、味。但此方法属于物理方法，而螺旋藻的腥味物质主要由螺旋藻蛋白产生，由于其分子较大，环状糊精对其包埋效果不理想，脱腥效果受到限制，当其经过胶体磨进行质时，其本身与被包裹的物质会被破碎分离，脱腥作用不大。
2.1.3 脱腥工艺的确定
螺旋藻脱腥的工艺为萃取法，萃取剂为体积浓度 95%的乙醇。乙醇易挥发且气味会随着挥发而消失，无毒无害，对人体无伤害，操作简单，比 β- 环状糊精的脱腥效果明显。综上所述，该试验选择乙醇萃取法对螺旋藻进行脱腥处理。
2.2 螺旋藻酸奶各影响因素的确定
由 10 个人组成评定小组，根据感官评定标准对成品进行评定打分，并对结果进行统计，得出总分。
2.2.1 螺旋藻添加量对酸奶品质影响
螺旋藻的添加赋予酸奶的的保健功能，但是螺旋藻本身为墨绿色，脱腥后仍然带有一定的腥味，加入酸奶中会对其气味、颜色、组织状态等感官质量产生一定的影响。
研究中螺旋藻选取 6 个添加量，通过感官评定。随着螺旋藻的添加量的增加，产品的品质先上升后下降，添加量为 0.2 g/100g 时达到。螺旋藻的添加量对酸奶的色泽影响，其次是影响酸奶的风味。螺旋藻本身就是墨绿色，适当的添加螺旋藻可以改善酸奶的色泽，赋予酸奶良好的浅绿色。随着螺旋藻添加量的增加，酸奶的色泽也在加深，并且会产生螺旋藻的腥味。
2.2.2 菌种添加量对酸奶品质的影响
在螺旋藻添加量、全脂乳粉添加量、白砂糖的添加量、发酵温度（40 ℃）、发酵时间（6 h）不变的情况下，改变菌种添加量进行单因素试验，随着菌种添加量不断增加，酸奶的品质越好，当添加量为 4 g/100g 和 5 g/100g时各项指标，以后逐渐降低。由此可知菌种的添加量对酸奶的色泽、滋味气味、组织状态都有一定的影响。影响的是酸奶的状态和风味，这是因为菌种在发酵的过程中把牛乳中的蛋白质、脂肪、糖分解，产生乳酸使酪蛋白相互聚合形酸乳凝块，同时还产生芳香物质形成酸乳的特有香味，菌种的添加量过多或过少都会影响酸奶的凝固及芳香物质的产生。
2.2.3 发酵温度对酸奶品质的影响
在螺旋藻添加量为 0.2 g/100g，全脂乳粉、白砂糖和菌种的添加量、发酵时间 6 h 不变的情况下，改变发酵温度进行单因素试验，随着发酵温度的升高酸奶的品质变好，当发酵温度为 38 ℃和 40 ℃时各项指标，以后逐渐降低。从试验结果来看，发酵温度对酸奶的滋味气味和组织状态影响。发酵温度是菌种生长的必要条件，发酵温度依所采用的菌种不同而异，若发酵温度过低，乳酸菌活力下降，凝乳能力下降，使酸乳凝固性降低；若发酵温度过高，会影响酸乳的正常发酵，导致发酵过度，乳清析出。
2.2.4 发酵时间对酸奶品质的影响
在螺旋藻添加量为 0.2%，全脂乳粉、白砂糖和菌种的添加量，发酵温度为 40 ℃不变的情况下，改变发酵时间进行单因素试验，随着发酵时间的延长，酸奶的品质变好，当发酵时间达到 6 h 时，酸奶各项指标，但发酵时间过 6 h 后，酸奶感官品质又有所下降。从试验结果来看，发酵时间对滋味气味、组织状态影响。发酵时间掌握不当，会造成酸乳凝固性降低。发酵时间过短，发酵不充分，导致酸度不够，凝固性不好，酸奶风味不好，乳蛋白质的胶体结构不能充分形成，不能包裹乳中原有的水分，也会形成乳清析出；发酵时间过长，产酸量不断增加，酸性增强破坏了原料已形成的胶体结构，导致乳清析出。
2.3 正交试验
在单因素试验基础上，可以确定正交表的 4 个因素，分别是螺旋藻添加量、菌种添加量、发酵温度、发酵时间，并分别确定出 3 个较优水平，选用L9（34）正交试验表进行正交试验，对正交试验得到的数据进行差分析发现， 4个因素对感官评定结果的影响主次顺序为：发酵时间 > 发酵温度 > 螺旋藻添加量 > 菌种添加量，得到的较优组合为 A2B3C1D2。因此得到螺旋藻酸奶的工艺条件为：螺旋藻添加量为 0.2 g/100g、菌种添加量为 5 g/100g、发酵温度为 38 ℃、发酵时间为6 h。
来源：惠合胶体磨设备厂

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